[翻译]预测，解码，滥用WPA/802.11 组秘钥（一）
摘要
我们分析了802.11组秘钥的生成和管理。这些秘钥是用来保护WiFi通信的广播和多播。我们发现了几个问题，并通过解密一个典型的Wi-Fi网络的所有组（和单播）流量来说明它们的重要性。
首先我们来讨论一下802.11随机数生成器的设计缺陷，并提供了足够的熵量。通过在多个平台上预测随机生成的组密钥，证实了这一点。我们还检测了组秘钥在传输过程中的安全性。在这里我们发现了在四路握手机制中，可以使用降级攻击的方法来破解RC4加密的组密钥。RC4每个秘钥流包含了包含了带有16字节密钥的公共16字节初始化向量，初始的256字节的密钥流也缩减了。我们研究了这种RC4独特的用法，发现只要捕获231次的握手信息就足够恢复128位的组秘钥。我们 也检测了组通信是否和单点通信隔离了。我们发现并没有这回事，事实是组秘钥也可以用来注入和加密单点通信。最后，我们提出了一种针对802.11协议的一种新的随机数生成器。
1 介绍
在过去十年，WiFi逐渐成为了公认的中线程无线通信标准。不仅是因为它被广泛应用，一些新的加强功能也让它的表现更加出色。不过有一个缺点是（加密的）流量很容易被截获。所以，WiFi的安全已得到业界的重视。例如，WEP加密协议可以被完全破解[11, 42, 4]，攻击WPA-TKIP加密协议的展示 [43, 45, 47, 41]，AES-CCMP加密协议的安全分析[24, 39, 13]，四路握手安全性的研究[17, 18, 34]等。然而，大多数研究只关注于成对秘钥和单播通信。组秘钥和组通信往往被忽视。
在这篇文章中，我们想说明在现代的Wi-Fi网络中，生成和管理密钥是一个关键但被低估的部分。特别地，我们研究了组密钥的生成及其对客户机的传输，以及组通信与单播通信之间的隔离。我们发现了在组密钥有效期内，这些阶段都存在问题。为了解决我们的一些发现，我们提出并实现了一种新的，从物理Wi-Fi信道中提取随机数的随机数发生器。
首先，我们先来看一下802.11标准中提出的随机数生成器。除其他事项外，接入点（AP）会使用它来生成组密钥。令人惊讶的是，我们发现在设计中就有缺陷--参考的算法运算速度很慢。我们检测过的实际运用这套算法的设备，都加强了生成器算法来提高它的速度。我们也证实了这些实际运用中随机数生成器可以通过预测来破解，在几分钟之内就能够算出组秘钥。生成的组密钥会在四路握手期间传递给客户端。我们发现可以在四路握手期间进行降级攻击，迫使AP使用RC4算法来加密需要传输的组秘钥。我们分析了每条信息的RC4秘钥，和它对秘钥流中的重定向的影响。这表明，攻击者可以通过滥用重定向捕捉230到 232加密的组密钥数据包，来恢复128位密钥，准确的数目取决于网络配置。
组秘钥应该只能被用来加密广播和多播的数据帧，换句话说，成对秘钥和组密钥应该被正确地隔离，单播数据包不应该用组密钥加密。AP可以通过只发送，但从不接收组寻址帧来强制执行此操作。然而，我们测试的所有AP都没有提供这种隔离。这样就允许攻击者使用组秘钥来进行注入攻击，并反过来对Wi-Fi网络中发送的任何数据进行解密。
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